精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法
2023-04-28 19:15:51
專利名稱：精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法
技術領域：
本發明涉及土木工程領域，且特別涉及一種精密裝置基礎微振動控制分階 段設計方法，主要是針對有微振動控制要求的基礎設計，如精密裝置基礎微振 動控制設計。
背景技術：
第二次世界大戰以後半個世紀是現代科技高速發展的時期，材料的高純度、 產品的高精度以及高可靠性是這一時期科技發展的特點。對諸如微變形、微振 動、低噪聲以及對超純水、超純氣體等的嚴格要求，使由此產生的控制微汙染 的環境控制學得到了迅速發展，並已成為現代科技發展的一項前沿學科。
基礎微振動控制的重要性體現在各行各業中，如慣導技術方面、微電子工
業等都需要對&出微振動進行嚴格控制。許多精密裝置一般都是振動敏感型的， 都要求將振動大小控制在允許的範圍內。
振動對精密裝置的影響表現為 一方面影響裝置的正常運行，過大的振動 會直接損害裝置，使之無法使用；另一方面，很多精密的機械加工和測試也都 會受到環境微振動的影響，當外界的振動超過了允許振動值時，就會影響加工 產品的精度或者影響測試的結果。
精密裝置基礎微振動控制要求具有以下特點基礎允許振動量級非常小， 有些是不為人所感知的微量振動，但對精密裝置造成的影響卻是不容忽視的； 與精密裝置自身性質密切相關；與精密裝置基礎自身性質密切相關；與場地周 邊環境密切相關；與工程地質條件密切相關。
我國對防微振的研究及工程實踐始於20世紀60年代初期，經歷了幾代人 的努力，進行了大量的工程實踐，為我國現代化科技的發展做出了貢獻。經過 近半個世紀防微振工程實踐經驗說明，精密裝置微振控制工程，應重點考慮以 下四個方面合理確定微振動控制容許值；充分認識場地選擇的重要性；微振動控制是貫徹工程建設的全過程控制；全面理解微振動控制的設計；高度重視 微振動測試及分析。當精密裝置基礎受周邊環境振動的影響，特別是道路交通 荷載的影響等，對於精密裝置基礎微振動控制所採取的微振動控制技術有著更 高的要求。
發明內容
本發明提出一種精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，從而最大限度 滿足精密裝置基礎微振動控制要求。
為了達到上述目的，本發明提出一種精密裝置基礎微振動控制分階段設計 方法，應用於軟土地基上的精密裝置，其包括下列步驟
第一階段天然場地條件振動測試與分析；
第二階段精密裝置基礎設計與分析；
第三階段周邊環境振動控制的分析研究；
第四階段減振隔振措施分析研究。
進一步的，所述第一階段通過現場測試分析研究各種振源作用下，天然場 地條件下微振動水平和振動特性，分析周圍環境對工程天然場地的影響；根據 微振動數值模擬分析的要求，為數值模擬分析提供相關的計算輸入參數，並進 行對比分析研究數值模擬計算的合理性。
進一步的，所述第二階段進行精密裝置基礎設計研究工作，通過數值模擬 分析研究進行基礎不同設計方案的分析比較，尋求合理的基礎設計方案；精密 裝置基礎施工完成後可進行該階段的測試分析工作，並與數值模擬分析結果和 控制標準進行對比分析，分析數值模擬分析的合理性。
進一步的，所述第三階段通過現場測試分析研究周邊環境振動對精密裝置 基礎的影響，分析前述不同階段在周邊道路對天然場地條件下或者是精密裝置 基礎微振動水平的差異，為進行周邊環境控制提供參考依據。
進一步的，所述第四階段研究在工程上切實可行並能最大限度減少精密裝 置基礎微振動的減振隔振措施，通過數值模擬分析研究不同減振隔振措施的隔 振能力，並結合精密裝置J^出實際情況，進一步研究實施的可能性和必要性。
本發明提出的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，通過採用現場測
4試分析與數值模擬分析相結合的、分為四個階段的分階段設計技術，最大限度 滿足精密裝置基礎微振動控制要求，可以確保基礎微振動控制得到最大限度的 成功。
圖1所示為本發明較佳實施例的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法 流程圖。
圖2所示為本發明較佳實施例的天然場地條件現場測試示意圖。
圖3所示為本發明較佳實施例的數值模擬分析有限元模型單元網格示意圖。
圖4所示為本發明較佳實施例的有限元模型邊界條件示意圖。
具體實施例方式
為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例並配合所附圖式說明如下。 本發明提出一種精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，從而最大限度
滿足精密裝置J^出微振動控制要求。
由於軟土地區相對不利的工程地質條件以及複雜的場地周邊環境條件等因
素，借鑑以往國內外精密裝置基礎微振動控制經驗，軟土地基精密裝置基礎微
振動控制技術主要包括以下內容
① 精密裝置基礎微振動控制設計是在其基礎微變形控制設計要求基本滿 足的前提下，再進行基礎微振動控制設計的；
② 精密裝置基礎微振動控制研究採用現場測試分析與數值模擬分析相結 合的分階段設計與實施的微振動控制技術；
③ 基於微振動有較大的不確定性，難以用純理論分析方法全面描述微振動 規律，因此要制訂有針對性的現場測試方案，並根據精密裝置微振動控制要求 和數值模擬分析要求進行現場測試與分析；
④ 通過與現場測試分析結果進行對比，在驗證數值模擬分析結果基本合理 後，採用數值模擬方法進行精密裝置基礎微振動分階段設計分析。
精密裝置基礎無論是振動控制要求還是變形控制要求，都遠遠高於常規土 建工程中的基礎結構的振動和變形控制要求，經過多年的工程經驗的積累，各類工程的淺基礎和樁基礎在變形控制方面都積累了較豐富的工程經驗，相對而 言有關變形控制設計的工程經驗相對而言比振動控制設計要多的現狀，從工程 實際出發，基礎微振動控制設計是在微變形控制已經基本滿足要求的前提下進 行的。
精密裝置基礎微振動控制要求高，以及由於微振動是不為人所感知的微量 運動，量值微小，可變因素多，具有較大的不確定性，很難通過一種途徑就能 達到精密裝置基礎微振動總體控制目標，且微振動控制設計和一般工程設計有 明顯的不同，有其本身獨有的特點。
請參考圖1，圖1所示為本發明較佳實施例的精密裝置J^出微振動控制分階 段設計方法流程圖。為最大限度保證工程微振動控制的成功，採取現場測試分 析與數值模擬分析相結合的分階段進行設計與實施的微振動控制技術，該基礎
微振動控制設計技術共分為四個階段
第一階段S1:天然場地條件振動測試與分析； 第二階段S2:精密裝置P出設計與分析； 第三階段S3:周邊環境振動控制的分析研究； 第四階段S4:減振隔振措施分析研究。
第一階段通過現場測試分析研究各種振源作用下，天然場地條件下微振 動水平和振動特性，分析周圍環境對工程天然場地的影響。根據微振動數值模 擬分析的要求，為數值模擬分析提供相關的計算輸入參數，並進行對比分析研 究數值模擬計算的合理性。
第二階段主要進行精密裝置基礎設計研究工作，通過數值模擬分析研究 進行基礎不同設計方案的分析比較，尋求合理的基礎設計方案。精密裝置基礎 施工完成後可進行該階段的測試分析工作，並與數值模擬分析結果和控制標準 進行對比分析，分析數值模擬分析的合理性。
第三階段主要是通過現場測試分析研究周邊環境振動對精密裝置基礎的 影響，如分析前述不同階^殳在周邊道路對天然場地條件下或者是精密裝置基礎 微振動水平的差異，為進行周邊環境控制提供參考依據。
第四階段探討在工程上切實可行並能最大限度減少精密裝置基礎微振動 的減振隔振措施，可通過數值模擬分析研究不同減振隔振措施的隔振能力，並結合精密裝置基礎實際情況，進一步研究實施的可能性和必要性。
對於微振動控制要求較高精密裝置的廠房，應建造在遠離振動幹擾的地區， 使精密裝置設備能夠正常工作。迄今為止的人類活動，絕大多數是在地面進行 的，因此研究地表環境振動極為重要，地球表面的環境振動分為兩大類，即地 面脈動和人類活動的近距離幹擾振動。地面脈動是一種較低的振動頻率隨機振 動波，是由風暴、颱風等自然因素和遠距離交通運輸、廠礦機械等人類活動引 起的。人類活動引起的近距離幹擾振動又分為由火車、汽車等線振源振動和鍛 錘等機械運行時產點振源振動兩種。影響精密裝置正常運行的是以上兩類振動 共同作用的結果。
由於環境振動存在較大的不確定性，對環境振動引起的精密裝置基礎微振 動這類問題的分析目前尚無完善的方法，也無相似的文獻資料參考，結合現場 測試分析工作，採用現場測試分析與數值模擬分析相結合的分階段設計微振動 控制技術。以下第一階段天然場地條件探討現場振動測試與數值模擬分析相結 合的微振動控制技術，其它各階段與第一階段類似，這裡不再贅述。
通過天然場地條件現場實測得到地表若干點時程曲線，如圖2所示。建立 數值模擬分析模型，模型示意如圖3所示。由於影響精密裝置&出多大是屬於 微振動的範疇，因而數值模擬分析可以釆用線彈性模型進行分析，將半無限體 天然場地條件振動問題簡化為有限範圍確定性瞬態動力學響應問題進行分析。 數值模型邊界條件採用根據實測與理論分析結果相結合的強迫位移邊界條件， 示意如圖4所示。
綜上所述，本發明提出的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，通過 採用現場測試分析與數值模擬分析相結合的、分為四個階段的分階段設計技術， 最大限度滿足精密裝置基礎微振動控制要求，可以確保基礎微振動控制得到最 大限度的成功。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明 所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各 種的更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1.一種精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，應用於軟土地基上的精密裝置，其特徵在於包括下列步驟第一階段天然場地條件振動測試與分析；第二階段精密裝置基礎設計與分析；第三階段周邊環境振動控制的分析研究；第四階段減振隔振措施分析研究。
2. 根據權利要求1所述的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，其特 徵在於所述第一階段通過現場測試分析研究各種振源作用下，天然場地條件 下微振動水平和振動特性，分析周圍環境對工程天然場地的影響；根據微振動 數值模擬分析的要求，為數值模擬分析提供相關的計算輸入參數，並進行對比 分析研究數值模擬計算的合理性。
3. 根據權利要求1所述的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，其特 徵在於所述第二階段進行精密裝置基礎設計研究工作，通過數值模擬分析研 究進行基礎不同設計方案的分析比較，尋求合理的基礎設計方案；精密裝置基 礎施工完成後可進行該階段的測試分析工作，並與數值模擬分析結果和控制標 準進行對比分析，分析數值模擬分析的合理性。
4. 根據權利要求1所述的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，其特 徵在於所述第三階段通過現場測試分析研究周邊環境振動對精密裝置基礎的 影響，分析前述不同階段在周邊道路對天然場地條件下或者是精密裝置基礎微 振動水平的差異，為進行周邊環境控制提供參考依據。
5. 根據權利要求1所述的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，其特 徵在於所述第四階段研究在工程上切實可行並能最大限度減少精密裝置基礎 微振動的減振隔振措施，通過數值模擬分析研究不同減振隔振措施的隔振能力， 並結合精密裝置基礎實際情況，進一步研究實施的可能性和必要性。
全文摘要
本發明提出一種精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，應用於軟土地基上的精密裝置，其包括下列步驟第一階段天然場地條件振動測試與分析；第二階段精密裝置基礎設計與分析；第三階段周邊環境振動控制的分析研究；第四階段減振隔振措施分析研究。本發明提出的精密裝置基礎微振動控制分階段設計方法，從而最大限度滿足精密裝置基礎微振動控制要求。
文檔編號E02D27/44GK101550704SQ20091004828
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月26日 優先權日2009年3月26日
發明者春 周, 嶽建勇, 宏 曲, 偉 李, 楊聯萍, 黃紹銘 申請人:上海建築設計研究院有限公司;上海現代建築設計(集團)有限公司